宽带消色差声学超表面

宽带高增益三维聚焦

该超表面通过集成传播相位与共振相位的单元设计，在宽频带内实现无色散的线性相位梯度，同时保持高数值孔径和聚焦增益，突破了传统声学超表面的窄带限制。

赵胜东 · 谷岩 · Wenzhen, Qu · Dan-Dan, Zhao · Jia-Wang, Zhang · Zhang, Chuanzeng · 董浩文

Science China: Physics, Mechanics and Astronomy 2026

参数信息

工作频率范围

1.5-3.1 kHz

相对带宽

69.6 %

数值孔径

0.86

单元数量

28

技术优势

宽带消色差工作

通过集成传播相位和共振相位机制，相邻单元之间保持线性无色散的相位梯度，从而在宽频带内实现消色差。

高数值孔径

设计的超表面数值孔径达到0.86，能够实现高增益的三维聚焦。

逆向设计优化

采用改进的遗传算法进行逆向设计，综合优化单元配置，平衡宽带性能、效率和大数值孔径之间的权衡。

应用场景

• 声学成像：用于高分辨率声学成像，实现宽带高增益聚焦。
• 无损检测：用于无损检测中的宽带声波聚焦，提高检测分辨率和穿透力。
• 微流控声操控：用于微流控中精确操纵微粒或细胞，提高声操控的灵活性和效率。
• 声学超材料器件：作为宽带消色差声学超材料器件，用于波前调控和聚焦。